[发明专利]动态自调整声束形成装置无效

专利信息
申请号: 200710144420.7 申请日: 2007-10-09
公开(公告)号: CN101125092A 公开(公告)日: 2008-02-20
发明(设计)人: 冯乃章;马立勇;沈毅;孙明健 申请(专利权)人: 哈尔滨工业大学(威海)
主分类号: A61B8/00 分类号: A61B8/00;G01N29/34
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 264209*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 动态 调整 形成 装置
【说明书】:

技术领域

发明涉及医疗超声成像技术领域,尤其涉及一种动态自调整声束形成装置。

背景技术

迄今为止,超声成像系统已经有了三十多年的发展历史。在这期间,超声成像系统的结构和实现方法发生了很大的变化。声束形成技术是超声成像系统中一项最为关键的技术,该项技术的进展过程划分了超声成像系统的发展时代。

从20世纪60年代末至80年代末,超声成像系统采用的主要是模拟声束形成技术,聚焦采用模拟LC延时线。模拟延时线的抽头有限,造成接收声束往往只能形成几个焦点,焦点间隔大,再加上模拟延迟线的插入损耗、阻抗失配等因素使得通道之间的一致性变差,这些不利因素造成聚焦精度不高、声束较宽、旁瓣较高,表现在图像上就是横向分辨率和对比分辨率不高,图像模糊。

20世纪90年代初,由于高速、高分辨率模数转换器和大规模集成电路技术的快速发展,使得数字声束形成技术开始趋于成熟并逐渐占据主导地位。数字声束形成技术的出现是超声成像发展史上的一个里程碑,它利用数字存储技术对回波信号进行采样并记录下来,然后通过数字延时累加的方式实现聚焦。与模拟聚焦方式相比,数字声束形成技术不但聚焦精度大大提高,而且可以实现接收连续动态聚焦,焦点间隔很小,使得图像质量有了很大改善,横向分辨率和对比分辨率得到显著提高。

数字声束形成技术的聚焦精度与AD转换器的采样速率有关,目前商用机的采样速率一般在40MHz左右,采用插值处理后,聚焦精度可以达到10ns左右。如果再增加采样速率,图像的质量几乎不会再有明显的提高,这是因为数字声束形成技术中存在两个假设:第一个假设是被测组织是均质的,第二个假设是声速是恒定的。这些假设并不完全符合实际。一方面实际上人体组织十分复杂,并且是非均质的,另一方面,不同器官和组织的声学特性有较大差别,声速也不同,例如声速在脂肪中的传播速度约为1470m/s,而在某些肌肉组织中的传播速度约为1600m/s。同时超声波在探测人体时往往要穿越多种组织,不同人群脂肪层的厚度也有很大差别。因此,传统的数字声束形成技术无法适应被测对象存在的这种复杂多变性,超声成像质量受到很大限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种声束形成技术,对于不同的人群、不同的检测部位,都能够达到较好的聚焦效果,图像横向分辨率和对比分辨率相对于传统声束形成技术能有较为明显的提高。

为了解决上述技术问题,本发明提供了一种动态自调整声束形成装置,该装置通过估计被测目标的即时声速,从而对于不同的人群、不同的检测部位采用不同的聚焦延时参数进行成像扫描。超声波在被测目标中传播时的即时声速直接测量较为困难,但是超声波在被测目标中的衰减规律可以估计得到,而超声波在人体软组织中的传播速度和衰减规律均与组织的质密性直接相关,依据这一对应关系,就可以通过估计超声波的衰减量来获取被测目标的即时声速,进而对聚焦延时参数进行调整。

通过实验手段能够测定部分典型人体组织对超声波的衰减特性与声速的离散对应关系,如表1所示。可以通过最小二乘拟合方法,得到衰减特性与声速的连续对应关系曲线,从而可以计算出任意衰减系数对应的超声声速。

表1 人体组织衰减系数和声速的对应关系

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